李通　武占會(huì)　王寶駒　王麗萍　劉子英　佟靜

摘 要：為篩選出以椰糠為基礎(chǔ)并適合茭白幼苗的栽培基質(zhì)，以茭白浙茭2號(hào)為試材，以普通土壤、粗粒椰糠、細(xì)粒椰糠、珍珠巖為基質(zhì)原料，按照不同體積配比設(shè)置5 種栽培基質(zhì)：普通土壤（CK）、粗粒椰糠（T1）、V 粗粒椰糠：V 珍珠巖=3：1（T2）、細(xì)粒椰糠（T3）、V 細(xì)粒椰糠：V 珍珠巖=3：1（T4），探究不同栽培基質(zhì)對(duì)茭白幼苗生長(zhǎng)及光合特性的影響。結(jié)果表明，T2 處理茭白幼苗株高可達(dá)130.28 cm、葉長(zhǎng)可達(dá)99.89 cm;總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.28 mg·g-1，較CK 處理提高7.32%;凈光合速率為17.75 ?mol·m-2·s-1，較CK 高出35.91%;光化學(xué)淬滅系數(shù)較CK 高17.65%，非光化學(xué)淬滅系數(shù)較CK 低63.33%;T2 處理茭白幼苗植株地上部鮮質(zhì)量可達(dá)107.97 g，較CK 高205.52%;地下部鮮質(zhì)量可達(dá)102.82 g，較CK 高263.45%。綜上所述，選用V 粗粒椰糠：V 珍珠巖=3：1 基質(zhì)處理的茭白幼苗植物學(xué)性狀和葉片光合參數(shù)整體表現(xiàn)最優(yōu)，可作為適合茭白幼苗的推薦基質(zhì)。

關(guān)鍵詞：茭白;椰糠;珍珠巖;光合參數(shù);葉綠素?zé)晒?/p>

中圖分類號(hào)：S645.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2021）04-099-06

Abstract：In order to select the suitable culture medium based on coconut bran， Zizania aquatica ‘Zhejiao 2 was used as the test material， common soil， coarse-grained coconut bran， fine-grained coconut bran and perlite were used as the substrate materials， five cultivation substrates were set according to different volume ratios： common soil （CK）， coarse-grained coconut bran （T1）， V coarse-grained coconut bran∶V perlite = 3∶1 （T2）， fine-grained coconut bran （T3）， V fine-grained coconut bran∶V Perlite = 3∶1 （T4）， the effects of different cultivation media on the growth and photosynthetic characteristics of Zizania aquatica seedlings were investigated. The results showed that the plant height of Zizania aquatica seedlings treated with T2 was up to 130.28 cm， the leaf length was up to 99.89 cm， the total chlorophyll content was 5.28 mg·g-1， which was 7.32% higher than that of CK treatment， and the net photosynthesis rate was 17.75 ?mol·m-2·s-1， which was 35.91% higher than CK， the photochemical quenching coefficient was 17.65% higher than CK， the non-photochemical quenching coefficient was 63.33% lower than CK; The fresh weight of overground of Zizania aquatica seedlings with T2 was up to 107.97 g， which was 205.52% higher than CK， and the fresh weight below the ground was up to 102.82 g， which was 263.45% higher than CK. In conclusion， the plant characters and leaf photosynthetic parameters of Zizania aquatica seedlings treated with V coarse-grained coconut bran∶V perlite = 3∶1 were found the best performance， which could be used as the recommended substrate for Zizania aquatica seedlings.

Key words：Zizania aquatica; Coconut bran; Perlite; Photosynthetic parameters; Chlorophyll fluorescence

茭白（Zizania aquatica L.）屬禾本科菰屬，原產(chǎn)中國(guó)東南部，是多年生水生宿根性草本植物[1]。茭白脆嫩細(xì)膩，營(yíng)養(yǎng)豐富，含有脂肪、蛋白質(zhì)、維生素 B1、維生素 E、糖類等營(yíng)養(yǎng)素，可清濕熱、解毒，具有豐富的食用、藥用價(jià)值[2]。目前中國(guó)茭白栽培面積約7萬 hm2[3]，是僅次于蓮藕的第二大水生蔬菜。

隨著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展和種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，設(shè)施蔬菜規(guī)模不斷擴(kuò)大[4]。我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)主要采用傳統(tǒng)的土壤栽培模式，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，且土傳病害發(fā)生嚴(yán)重[5-6]?；|(zhì)栽培是無土栽培面積最大、應(yīng)用最廣泛的栽培方式，世界上90%的商業(yè)性無土栽培采用基質(zhì)栽培[7-8]?；|(zhì)栽培不受土壤條件的限制，可避免土壤連作障礙?；|(zhì)栽培的基礎(chǔ)和關(guān)鍵是基質(zhì)的選擇[9]。目前，世界上公認(rèn)的理想栽培基質(zhì)是泥炭和巖棉，但巖棉不易降解，大量使用會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[10]。泥炭是不可再生資源，大量開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞不可逆轉(zhuǎn)[11]。椰糠作為一種國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的基質(zhì)和土壤調(diào)理劑原料[10]，來源廣泛，價(jià)格低廉，有良好的應(yīng)用前景。

蔬菜椰糠栽培在我國(guó)已有60多年的歷史[12]。椰糠具有類海綿體結(jié)構(gòu)、保水性及透氣性俱佳、物理性狀優(yōu)良、使用壽命長(zhǎng)、緩沖性好的特點(diǎn)[13-14]。研究發(fā)現(xiàn)，只以單一椰糠作為基質(zhì)，因其自身孔隙度小，電導(dǎo)率較高，易導(dǎo)致鹽分積累問題[9]。為改變這一現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)已有學(xué)者進(jìn)行了椰糠復(fù)合基質(zhì)的研究，朱國(guó)鵬等[15]的研究表明，椰糠復(fù)合基質(zhì)盆栽小白菜的生理性狀均優(yōu)于泥炭復(fù)合基質(zhì)配方;仇淑芳等[16]的研究表明，椰糠復(fù)合基質(zhì)具有容重小、總孔隙度大的特點(diǎn)。本研究以粗粒椰糠、細(xì)粒椰糠，通過與珍珠巖進(jìn)行配比試驗(yàn)，探究不同粒徑的椰糠及其復(fù)配基質(zhì)對(duì)茭白幼苗生長(zhǎng)及光合作用的影響，以期為茭白基質(zhì)栽培提供更適宜的椰糠復(fù)配基質(zhì)，為茭白椰糠栽培提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試茭白為雙季茭中熟品種浙茭2號(hào)，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心提供，苗齡期為7 葉期。供試栽培基質(zhì)包括普通土壤、粗粒椰糠、珍珠巖、細(xì)粒椰糠，均由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心提供。

1.2 方法

試驗(yàn)于2019 年4—7 月在北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心連棟玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。茭白栽培槽規(guī)格為85.00 cm×65.00 cm×45.00 cm。于2019 年4 月14 日定植，每個(gè)栽培槽內(nèi)定植3 株，株距20.00 cm，栽培槽間距1.00 m。試驗(yàn)按栽培基質(zhì)不同共設(shè)置5 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，分別為：普通土壤（CK）、粗粒椰糠（T1）、V 粗粒椰糠∶V 珍珠巖=3∶1（T2）、細(xì)粒椰糠（T3）、V 細(xì)粒椰糠∶V 珍珠巖=3∶1（T4）。試驗(yàn)前測(cè)定基質(zhì)基本理化性質(zhì)，試驗(yàn)期間日常管理同茭白田常規(guī)水肥管理。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定 基質(zhì)基本理化性質(zhì)采用環(huán)刀法測(cè)定[17]。采用HI98130高量程pH-EC-TDS-℃測(cè)定儀測(cè)定基質(zhì)pH值和EC值。

1.3.2 茭白生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 生長(zhǎng)指標(biāo)于茭白植株定植后30 d起，每15 d測(cè)定1次。各指標(biāo)每次測(cè)定均重復(fù)6 次。包括：株高，卷尺測(cè)定泥面到該株的最長(zhǎng)葉距離;葉長(zhǎng)，選擇茭白植株充分展開的有代表性的倒3 或倒4 葉的長(zhǎng)度;葉寬，以此葉片為測(cè)量對(duì)象測(cè)定其中間最寬的部位即葉寬;分蘗數(shù)，即每小墩分蘗數(shù)。

1.3.3 茭白葉綠素含量和光合參數(shù)的測(cè)定 葉綠素含量于茭白生長(zhǎng)旺盛期采用95%乙醇浸提法測(cè)定[18]，計(jì)算葉綠素a含量、葉綠素b含量、總?cè)~綠素含量及葉綠素a/b。

采用Li-6400便攜式光合儀（美國(guó)LI-COR公司）于茭白生長(zhǎng)旺盛期晴天9：00—11：00選擇長(zhǎng)勢(shì)良好的葉片測(cè)定光合參數(shù)，包括凈光合速率（Pn）、胞間二氧化碳濃度（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）與蒸騰速率（Tr），內(nèi)置參比室CO2濃度為400 μmol·mol-1，紅藍(lán)光照度為1000 μmol·m-2·s-1，葉室內(nèi)設(shè)定空氣流速500 μmol·s-1。

1.3.4 茭白葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定 葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用FIuorCam熒光成像系統(tǒng)（北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司）測(cè)定，測(cè)定前植株葉片先暗適應(yīng)30 min，測(cè)定時(shí)選擇茭白幼苗植株主蘗展開的倒三葉，每個(gè)處理重復(fù)測(cè)定6 次。根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm），PSⅡ潛在活性（Fv/Fo），光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP），非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）。

1.3.5 茭白植株干鮮質(zhì)量的測(cè)定 于定植后90 d，每個(gè)處理選取有代表性的茭白植株，將其全部挖出，測(cè)定其地上部鮮質(zhì)量，然后將其在105 ℃烘箱中殺青1 h，于75 ℃烘干至恒重后稱量地上部干質(zhì)量;將地下部用水沖洗干凈，洗去基質(zhì)，測(cè)定其鮮質(zhì)量，然后置于75 ℃烘箱烘干至恒重后稱量地下部干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用 Excel 2016 和 SPSS 20.0 數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)的理化性質(zhì)

由表1可知，CK 處理基質(zhì)容重顯著高于其他處理，T1與T2 處理基質(zhì)容重差異不顯著，T3與T4 處理基質(zhì)容重差異不顯著;CK 處理基質(zhì)總孔隙度顯著小于其他處理，其他各處理間總孔隙度差異不顯著;T2 處理基質(zhì)通氣孔隙度最大，為50.09%，分別比其他處理高出66.14%、7.40%、271.04%、204.31%;T3 處理基質(zhì)持水孔隙度最大，為74.49%，CK 處理最小，為31.62%;T2 處理基質(zhì)大小孔隙比最大，T1 處理次之，T3 處理最小;T3 處理基質(zhì)持水能力顯著優(yōu)于其他處理，且T3 處理分別比其他處理高出443.77%、35.44%、48.03%、15.19%;不同基質(zhì)pH 值變化范圍在6.78～7.01，CK 處理基質(zhì)pH 值最大，T2 處理基質(zhì)pH 值最小;不同基質(zhì)EC 值變化范圍在0.63～2.24 mS·cm-1，T3 處理最大，CK 處理最小。

2.2 不同基質(zhì)處理對(duì)茭白植株生長(zhǎng)的影響

由圖1可知，5 種不同栽培基質(zhì)處理對(duì)茭白苗期生長(zhǎng)指標(biāo)影響不同。定植后90 d，粗椰糠及其復(fù)配基質(zhì)、細(xì)椰糠復(fù)配基質(zhì)處理株高均顯著高于對(duì)照，其中以T2 處理株高最大，為130.28 cm，CK 處理最小，為100.36 cm，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照處理高出17.69%、29.81%、2.38%、9.56%;茭白葉長(zhǎng)變化趨勢(shì)與株高相似，定植后90 d，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理葉長(zhǎng)均顯著高于對(duì)照葉長(zhǎng)，以T2 處理最大，為99.89 cm，CK 處理最小，為69.00 cm，且椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照處理高出30.03%、44.77%、15.46%、13.36%;各栽培基質(zhì)處理的茭白苗期葉寬變化范圍為0.77～2.77 cm，于定植后90 d，以T2 處理最大，T1 處理次之，T4 處理最小;各栽培基質(zhì)處理的茭白苗期分蘗數(shù)變化范圍為2.44～4.78，于定植后90 d，T1 處理最多，T2 處理次之，CK 處理最少。

2.3 不同基質(zhì)處理對(duì)茭白植株葉綠素含量和光合參數(shù)的影響

2.3.1 不同基質(zhì)處理對(duì)茭白葉綠素含量的影響 由表2可知，各處理葉綠素a質(zhì)量分?jǐn)?shù)以T2 處理最高，為2.91 mg·g-1，T1 處理次之，T4 處理最低;葉綠素b質(zhì)量分?jǐn)?shù)以CK 處理最低，為2.29 mg·g-1，其他處理間差異不顯著;不同栽培基質(zhì)處理總?cè)~綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)T2 處理最高，為5.28 mg·g-1，CK 處理最低，為4.92 mg·g-1，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照處理高出7.11%、7.32%、3.05%、1.22%;葉綠素a/b以T2 處理最大，T3 處理最小。

2.3.2 不同基質(zhì)處理對(duì)茭白光合參數(shù)的影響 由表3可知，不同栽培基質(zhì)處理茭白葉片的光合參數(shù)均高于CK。T2 處理茭白葉片凈光合速率顯著高于其他處理，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照高21.29%、35.91%、6.89%、11.72%;茭白葉片氣孔導(dǎo)度T1、T2處理均顯著高于CK，T3、T4處理與對(duì)照差異不顯著;4種不同基質(zhì)處理茭白葉片胞間CO2濃度均與對(duì)照差異顯著，以T4 處理最大，僅T1與T3 處理間差異不顯著;茭白葉片蒸騰速率僅T2 處理與對(duì)照差異顯著，而其他3處理均與對(duì)照差異不顯著，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理蒸騰速率分別比對(duì)照提高34.63%、59.02%、15.16%、17.62%。

2.4 不同基質(zhì)處理對(duì)茭白葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

由表4可知，不同基質(zhì)處理中，茭白PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）和PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）均以對(duì)照、T2處理為最大，非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）均以對(duì)照處理為最大，而光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）以對(duì)照處理為最小。其中，PSⅡ最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）與PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）均以T1 處理最小，均顯著小于對(duì)照，其他各處理均與對(duì)照間差異不顯著;光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）以T2 處理最大，CK 處理最小，且椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照提高13.73%、17.65%、7.84%、13.73%;非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）CK 處理分別比椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理提高36.11%、63.33%、11.36%、16.67%。

2.5 不同基質(zhì)處理對(duì)茭白植株地上部、地下部干鮮質(zhì)量的影響

由表5所示，其他4中不同栽培基質(zhì)處理茭白植株地上部、地下部干鮮質(zhì)量均顯著高于對(duì)照。地上部鮮質(zhì)量各處理間差異顯著，T2 處理最大，CK 處理最小，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照提高179.34%、205.52%、121.19%、148.25%;地上部干質(zhì)量以T2 處理最大，T3與T4 處理差異不顯著，其他處理間差異顯著;地下部鮮質(zhì)量椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照提高169.32%、263.45%、92.01%、123.08%;地下部干質(zhì)量以T2 處理最大，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理分別比對(duì)照提高204.73%、259.12%、160.47%、177.03%。

3 討論與結(jié)論

制作優(yōu)良無土栽培基質(zhì)的技術(shù)關(guān)鍵和核心是基質(zhì)材料的選擇與組成[19]。De 等[20]認(rèn)為，一般基質(zhì)的容重為0.10～0.80 g·cm-3;總孔隙度為70%～90%;馬贊留等[21]認(rèn)為，基質(zhì)的通氣孔隙度為15%～30%;王海洋等[22]提出，理想基質(zhì)pH 值為6.50～7.00;Garcia 等[23認(rèn)為基質(zhì)的EC值為0.75～3.49 mS·cm-1。本試驗(yàn)中，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)的總孔隙度、pH及EC 值均在前人研究所提標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而粗粒椰糠及其復(fù)配基質(zhì)的容重、通氣孔隙度，以及細(xì)粒椰糠的通氣孔隙度并沒有在前人所提范圍內(nèi)。粗粒椰糠及其復(fù)配基質(zhì)總孔隙度與通氣孔隙度較大，持水能力有所不足。細(xì)粒椰糠持水能力較強(qiáng)，容易造成鹽分累積。加入珍珠巖之后，粗粒椰糠及細(xì)粒椰糠EC 值分別降低21.74%、11.61%，表明添加珍珠巖對(duì)鹽分累積有一定改善作用[14]。丁小濤[24]等研究表明，植物根系是吸收養(yǎng)分和水分的主要器官，根系的生長(zhǎng)發(fā)育直接影響植物個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育?；|(zhì)是決定作物根系生長(zhǎng)環(huán)境的最主要因素，根際環(huán)境主要決定于基質(zhì)理化性質(zhì)[4]。在本試驗(yàn)所用基質(zhì)中，V 粗粒椰糠∶V 珍珠巖=3∶1基質(zhì)栽培的茭白生長(zhǎng)指標(biāo)優(yōu)于其他處理，這可能是因?yàn)檐拙甙l(fā)達(dá)的須根系，在植株的短縮莖和根狀莖上都分布有根系[25]。粗粒椰糠與珍珠巖復(fù)配基質(zhì)總孔隙度較大，通氣孔隙度較大，大小孔隙比較大，有利于茭白植株根系進(jìn)行氣體交換，促進(jìn)根系發(fā)育，從而促進(jìn)茭白幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。而對(duì)于不同栽培基質(zhì)對(duì)茭白幼苗根系活力的影響及其根系分布的情況仍有待進(jìn)一步研究。

葉綠素a、葉綠素b在光合電子傳遞、類囊體薄膜穩(wěn)定性等方面具有重要作用[24]。孫軍利等[26]認(rèn)為，植物葉片中葉綠素含量，直接關(guān)系著植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。本試驗(yàn)中，V 粗粒椰糠∶V 珍珠巖=3∶1基質(zhì)栽培茭白幼苗總?cè)~綠素含量最高，更有利于茭白幼苗植株生長(zhǎng)發(fā)育，這與前述研究結(jié)果一致。葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)可以探測(cè)植物光合生理狀況，測(cè)定植物活有機(jī)體內(nèi)光合機(jī)構(gòu)的功能，及檢驗(yàn)植物的抗逆性[27-28]。光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）反映的是PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額，在一定程度上反映了PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度[29]。非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）反映的是PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光化學(xué)電子傳遞，而以熱形式耗散的部分[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理茭白幼苗葉片光合速率均高于普通土壤栽培處理，這與毛碧增等[31]基質(zhì)栽培顯著提高番茄幼苗的光合速率的研究結(jié)果一致。普通土壤栽培處理茭白幼苗地上部及地下部干鮮質(zhì)量均顯著低于椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理，這可能與葉片光合作用有關(guān)。Lawlor[32] 研究表明，光合作用為植物的生長(zhǎng)和繁衍提供同化物質(zhì)，是植物正常生長(zhǎng)發(fā)育必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。V 粗粒椰糠∶V 珍珠巖=3∶1基質(zhì)處理茭白幼苗葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率均優(yōu)于其他處理，這可能與葉片中葉綠素含量有一定的相關(guān)性。在不同栽培基質(zhì)處理下，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理的茭白幼苗葉片的光化學(xué)淬滅系數(shù)（qP）顯著高于普通土壤基質(zhì)處理，而椰糠及其復(fù)配基質(zhì)處理的非光化學(xué)淬滅系數(shù)（qN）低于普通土壤基質(zhì)處理，這表明使用普通土壤基質(zhì)栽培，茭白幼苗葉片由于葉綠素含量較低等原因受到了一定脅迫抑制，需要增加葉片的熱耗散來減輕脅迫傷害[24]。而對(duì)于不同栽培基質(zhì)處理對(duì)茭白幼苗葉片光響應(yīng)及葉片顯微結(jié)構(gòu)的影響仍需進(jìn)一步的研究。

綜上所述，椰糠及其椰糠復(fù)配基質(zhì)處理茭白幼苗株高、葉長(zhǎng)、總?cè)~綠素含量、凈光合速率等指標(biāo)均優(yōu)于普通土壤處理，可作為茭白幼苗的栽培基質(zhì)。其中，V 粗粒椰糠∶V 珍珠巖=3∶1基質(zhì)處理茭白幼苗植物學(xué)性狀和葉片光合參數(shù)整體表現(xiàn)最佳，更適宜作為茭白幼苗的栽培基質(zhì)。

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